Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Влияние ионизирующего излучения на МОП-структуру 10
1.1.Общие представления о влиянии ионизирующего излучения на МОП-структуру 10
1.2. Влияние технологии формирования МОП-структур на характер радиационной деградации 14
1. 3 Влияние гамма-облучения на диэлектрические параметры термического диоксида кремния 22
1.4 Исследование радиационной стабильности МДП-структур с модифицированными окислами кремния и другими видами диэлектрика 24
1. 5 Отжиг радиационно-индуцированного заряда 29
Глава 2. Сущность эксперимента и методы исследования 35
2.1. Экспериментальные МОП-структуры 35
2.2.Установка для измерения вольт-фарадных характеристик и.метод измерения 37
2 3 Сущность метода катодолюминесценции 44
2 .4 Люминесцентные свойства системы Si-Si02 46
Глава 3. Исследование электрофизических характеристик тестовых структур 50
3.1.Изменение заряда в окисле тестовых структур при формировании затвора из поликристаллического кремния 50
3.2. Релаксация механических напряжений при формировании подзатворного диоксида кремния 56
3.3.Исследование гистерезиса вольт-фарадных характеристик тестовых структур 61
Глава 4. Исследование влияния гамма-излучения на тестовые структуры Si-Si02-Si*-Al 69
4.1.Заряд в окисле тестовых структур при облучении б 9
4.2.Гистерезис ВФХ тестовых структур при облучении 73
4. 3.Изменение радиационного заряда тестовых структур после облучения 78
4.4. Радиационная и пострадиационная деградация электрофизических параметров при низкотемпера турном облучении 87
4.5.Особенности радиационной деградации электрофизических свойств тестовых структур при облучении под смещением на затворе 90
4.6.Изменение дефектной структуры окисла при воздействии ионизирующего излучения 99
Основные выводы 100
Литература 100
- Влияние технологии формирования МОП-структур на характер радиационной деградации
- Исследование радиационной стабильности МДП-структур с модифицированными окислами кремния и другими видами диэлектрика
- Релаксация механических напряжений при формировании подзатворного диоксида кремния
- Радиационная и пострадиационная деградация электрофизических параметров при низкотемпера турном облучении
Введение к работе
Актуальность работы. Интегральные полупроводниковые микросхемы (ИМС), созданные на основе МДП- или КМДП-технологии, находят широкое применение в качестве элементной базы современной вычислительной техники различного назначения, в том числе работающей в полях радиационного воздействия, например, бортовая техника космических летательных аппаратов. В этом случае устойчивость электрических параметров к воздействию ионизирующего излучения является одним из основных требований, предъявляемых к элементам МДП ИМС.
Основной структурной единицей элементов МДП ИМС является система затвор (металл или полупроводник) - подза-творный диэлектрик (Si3N4, Si02) - полупроводник (кремний) . Известно, что самой уязвимой областью в такой слоистой структуре при воздействии ионизирующего излучения является подзатворный диэлектрик МДП-транзисторов, в качестве которого наиболее часто используется Si02. Радиационная стойкость электрофизических параметров подзатвор-ного окисла, межфазных границ кремний-окисел и окисел-затвор в значительной мере и определяет надежность МОП ИМС при их эксплуатации в условиях воздействия ионизирующего излучения.
Существует большое количество экспериментальных и теоретических работ, связанных с исследованиями по влиянию ионизирующего излучения на МОП-структуры. Основное внимание в этих работах уделяется влиянию технологии формирования МОП-структуры на чувствительность ее электрофизических параметров к воздействию ионизирующего излучения.
Считается, что окисел, полученный термическим окислением в среде влажного кислорода, обладает худшей радиационной стойкостью по сравнению с окислом, полученным в среде су^ хого кислорода. Дополнительные операции термической обработки в различных средах позволяют в некоторых случаях улучшать радиационную стабильность МОП-структур.
Однако, разработанные технологические процессы, использующиеся при изготовлении МОП ИМС, предназначенных для функционирования в условиях радиационного воздействия, основаны, как правило, на уникальных результатах экспериментальных исследований структур, полученных на конкретном предприятии и для конкретной технологии. TiOf этому технологические особенности каждого производства, постоянное совершенствование технологии изготовления, применение новых основных и вспомогательных материалов при изготовлении МОП ИМС являются причинами отсутствия однозначной и общепринятой теории, объясняющей результаты исследований влияния радиации на МОП-структуры и способной спрогнозировать поведение будущего МОП-прибора при облучении в зависимости от технологии его изготовления. Так, например, недостаточно изучены свойства окислов, пог лученных с использованием широко распространенного хлорного окисления. Тем более плохо изучено влияние хлора на поведение МОП-структур при облучении. Использование поликристаллического кремния в качестве материала затвора МОП-транзисторов приводит к значительным изменениям электрофизических свойств МОП-структур и чувствительности к воздействию ионизирующего излучения. Механизм этих изменений остается плохо изученным.
При эксплуатации МОП ИС после облучения, в структуре продолжают протекать процессы изменения электрофизических свойств, которые приводят к пострадиационному дрейфу электрических параметров ИМС. Механизм этого пострадиационного изменения и его связь с технологией формирования МОП-структуры также остаются плохо изученными.
Таким образом, основной целью работы явилось исследование характера изменения электрофизических и структурных свойств системы Si-Si02 МОП-транзистора с поликремниевым затвором при воздействии ионизирующего излучения и в процессе пострадиационный обработки. При этом были поставлены следующие задачи: исследование влияния режимов формирования структуры кремний-окисел МОП-транзисторов с поликремниевым затвором на ее электрофизические характеристики; исследование влияния режимов процесса термического окисления на характер радиационной деградации структур кремний-окисел МОП-транзисторов с поликремниевым затвором; исследование влияния величины и полярности напряжения смещения на затворе во время облучения на характер радиационной деградации структур Si-Si02-Si*; исследование влияния температуры среды, в которой осуществляется облучение, на характер деградации электрофизических свойств структуры Si-Si02-Si*; исследование характера изменения структуры подза-творного окисла МОП-транзистора при воздействии ионизирующего излучения; - исследование пострадиационных процессов изменения радиационно-индуцированного заряда в структурах Si-Si02- Si .
Методы исследований. При исследовании электрофизических свойств экспериментальных структур и характера их радиационной деградации использовался метод высокочастотных вольт-фарадных характеристик (ВФХ). По изменению видд экспериментальных ВФХ рассчитывались: изменение встроенного заряда в окисле, изменение плотности поверхностных состояний и заряд, обуславливающий гистерезис ВФХ. Исследование структурных дефектов подзатворного диэлектрика производилось методом локальной катодолюминесценции.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем: исследован характер изменения электрофизических свойств подзатворного окисла, вызванного использованием поликристаллического кремния в качестве материала затвора; определено влияние пленки поликристаллического кремния на характер изменения заряда в подзатворном окисле МОП-транзистора при воздействии гамма-излучения в зависимости от режимов формирования подзатворного окисла; обнаружены и исследованы два вида гистерезиса ВФХ, предложены механизмы их возникновения; выявлен характер деградации структур Si-Si02 с поликремниевым затвором при электрическом смещении при облучении в зависимости от режимов термического окисления; выявлены особенности изменения электрофизических свойств подзатворного диэлектрика МОП-структур в процессе пострадиационной выдержки при комнатной температуре и дополнительном термическом отжиге; - исследовано влияние гамма-излучения на структурные дефекты окисла; предложен механизм трансформации структурных дефектов в процессе радиационной деградации.
На защиту выносятся следующие основные результаты: механизм изменения заряда в пленках термической двуокиси кремния на кремнии при формировании поликристаллического затвора; механизм изменения заряда в подзатворном окисле МОП-структур с поликремниевым затвором при воздействии ионизирующего излучения; свойства и механизм образования заряда, обуславливающего появление гистерезиса ВФХ при воздействии гамма-излучения; свойства подзатворного окисла МОП-структур с поликремниевым затвором при облучении под напряжением смещения; механизм трансформации структурных дефектов подзатворного диоксида кремния МОП-транзистора при воздействии ионизирующего излучения.
Содержание диссертации
Диссертация состоит их четырех глав. В первой главе приводится обзор литературы, посвященной воздействию ионизирующего излучения на электрофизические свойства МОП-структур. Рассмотрены процессы, происходящие в окисле и на границе раздела кремний-окисел и приводящие к деградации зарядовых характеристик МОП-структур. Рассмотрены вопросы, связанные с влиянием различных технологических режимов формирования МОП-структуры на характер ее радиационной деградации. Приводятся нерешенные проблемы в облас- ти воздействия ионизирующего излучения на МОП-структуры, обосновывается и формулируется цель настоящей работы.
Во второй главе рассмотрены методы исследования экс^ периментальных структур: метод высокочастотных вольт-фарадных характеристик (ВФХ) и метод локальной катодолю-минесценции. Приведен краткий обзор литературы, связанный с известными положениями метода катодолюминесценции при анализе спектров для описания состояния дефектной структуры диоксида кремния.
В третьей главе приведены результаты исследований влияния поликристаллического затвора, а также технологических режимов его формирования на зарядовые свойства системы кремний-окисел. Также в этой главе приведен анализ полученных экспериментальных результатов и сформулированы основные выводы.
Четвертая глава посвящена исследованиям влияния гамма-излучения на электрофизические и структурные свойства системы кремний-окисел с поликремниевым затвором. В конце главы сделаны выводы по результатам этих исследований.
В заключении диссертационной работы приведены общие выводы. /
Влияние технологии формирования МОП-структур на характер радиационной деградации
Одним из основных вопросов радиационной физики МОП приборов является влияние технологических режимов получения подзатворного диэлектрика на его стойкость к воздействию ионизирующего излучения. Так, авторами [8] были проведены исследования по влиянию гамма- (Со60) и рентгеновского излучений на МОП-структуры. В эксперименте варьировалась среда окисления (сухой 02, влажный 02, с добавками НС1 или без них) и толщина окисла. Облучение производилось при комнатной температуре и температуре жидкого азота (80К), а также при различных напряжениях на затворе. Было получено, что в результате двух видов облучений в окисле встраивается положительный заряд и увеличивается плотность поверхностных состояний. При этом окисел, полученный в среде влажного кислорода, обладал меньшей радиационной стойкостью по сравнению с окислом, выращенным в сухом кислороде. Введение добавок НС1 при окислении привело к увеличению радиационной стабильности электрофизических характеристик на 30%. Также было обнаружено, что изменение AUFB прямо пропорционально квадрату толщины окисла.
То обстоятельство, что окислы, выращенные с применением влажного кислорода, обладают худшей радиационной стабильностью по сравнению с окислами, полученными в сухом 02, объясняется наличием большого числа связей Si-OH, которые обрываются при воздействии гамма-квантов. При этом образуются стабильные Е -центры (трехкоординирован-ный кремний в объеме окисла) и Рь-центры (трехкоординиро-ванный кремний на границе раздела Si-Si02) , ответственные за встроенный положительный заряд и поверхностные состояния на границе раздела кремний-окисел соответственно [9-13] .
Следует отметить, что влияние использования добавок хлора при термическом окислении на свойства окисла еще остается мало изученным [13-16], тем более плохо изучен характер их влияния на радиационные свойства окисла. Так авторы [17] отмечают некоторую специфику радиационных свойств диоксида кремния, полученного с использованием хлорной технологии, которая заключается в следующем. При гамма-облучении до дозы 106 рад введение хлора в окислительную среду ухудшает радиационную стабильность МОП-структур. Дальнейшее увеличение дозы (до 107 рад) способствует некоторому "залечиванию" образованных радиационных дефектов.
В работе [18] было проведено исследование влияния различной концентрации газообразного НС1 на поведение МОП-структур при гамма-облучении. Отмечается, что с увеличением концентрации хлора увеличивается способность окисла к образованию в своем объеме дырочных ловушечных центров, индуцируемых облучением, ведущих к появлению положительного заряда. Подобные явления объясняются тем/, что при использовании НС1 в окисле происходит его диссоциация на ионы Н+ и С1 . В результате взаимодействия кремния и ионом водорода появляются связи Si-H, разрыв которых при облучении и ведет к образованию трехкоординиро-ванных атомов кремния, т.е. Е -центров, ответственных за положительный заряд. С другой стороны согласно [14, 19], хлор, концентрируясь у границы раздела Si-Si02, может являться активным центром захвата электронов, вызывая появление отрицательного встроенного заряда в окисле.
Нет данных о том, как влияет способ введения хлора в диоксид кремния на радиационные свойства окисла. В работе [20] показано, что при окислении с добавлением паров соляной кислоты в МОП-структурах наблюдалось уменьшение зарядовой нестабильности по сравнению с структурами, окисленными и использованием газообразного НС1 [20] . Однако как в этом случае будут себя вести структуры при воздействии радиационного поля неизвестно.
Таким образом, процессы радиационной деградации связаны с образованием дефектов в окисле, которое заключается в разрыве различных химических связей (Si-O, Si-OH, Si-H) и захвате этими центрами носителей заряда. Можно утверждать, что процессы радиационного дефектообразования наиболее активно будут происходить в той области МОП-структуры, которая характеризуется наименьшей энергией дефектообразования. В системе Si-Si02 наиболее деформированная и деструктурированная является переходная область и граница раздела кремний-окисел [21-23]. Вследствие это-го переходная область характеризуется большим, по сравнению с объемом окисла, уровнем механических напряжений, что приводит к уменьшению энергии связи Si-О, Si-ОН или Si-H (напряженные связи) и, следовательно, к уменьшению энергии дефектообразования. Поэтому полагается, что ос-новные деградационные процессы в МОП-структуре протекают в переходной области и на границе раздела Si-Si02 [24, 25] . Это положение также находит подтверждение в работе [26], где показано, что при гамма-облучении процессы захвата неравновесных носителей заряда, индуцированных облучением, активнее протекают в наиболее разупорядоченнои области окисла.
Температура является наиболее критичным технологическим параметром по отношению к электрофизическим и струк-турным свойствам системы кремнии-окисел, так как определяет все кинетические характеристики процесса термического окисления [27, 28] . В [29] показано, что оптимальным для получения радиационно-стойкого термического окисла является температурный диапазон 800-1000С. В работах
[30, 31] показано, что существует корреляция между температурой окисления и радиационной стойкостью Si-Si02, и отмечается, что процессы радиационной деградации связаны с механическими напряжениями в структуре переходного слоя. При этом радиационная стабильность электрофизиче -ских параметров МОП-структур ухудшается с уменьшением механических напряжений в системе Si-Si02. Расчеты, выполненные в [30, 31] показывают, что диоксид кремния, полученный при меньших значениях температуры и времени окисления, оказывается наиболее напряженным, и в тоже время, наиболее радиационно-стойким.
Исследование радиационной стабильности МДП-структур с модифицированными окислами кремния и другими видами диэлектрика
Чувствительность МОП-структур к воздействию ионизирующего излучения изменяется при использовании различных методов получения диэлектрика. Так обнаружено, что введение цинка в окислительную среду несколько улучшает радиационные свойства Si-Si02 [4 7] .
В работе [48] исследовалась радиационная стабильность термической двуокиси кремния при введении различных примесей (алюминий, аргон, ксенон, церий) в окисел методом ионной имплантации. Экспериментальные образцы подвергались гамма-облучению при положительном напряжении на затворе. Было обнаружено, что сдвиг напряжения плоских зон был намного меньше для имплантированных образцов (вне зависимости от типа имплантируемой примеси), по сравнению со сдвигом для образцов с чистым окислом. Это обстоятельство позволило предположить, что радиационная стойкость обусловлена созданием при имплантации центров захвата электронов, а не взаимодействием внедренных ионов с собственными дефектами окисла или радиационно-индуцированными дырочными ловушками. Электрофизические и структурные исследования структур кремний-окисел с вне дренными методом ионной имплантации ионами аргона показали [49-51], что в результате имплантации, за счет взаимодействия ионов Аг с атомной подсистемой Si02, в объеме окисного слоя происходит формирование двух нестехиометри-ческих областей SiOx сх 2их 2. При этом область, обогащенная кислородом (х 2) , расположена ближе к поверхности кремния вследствие больших смещений атомов кислорода по сравнению с атомами кремния при взаимодействии с аргоном. Именно с образованием этих областей и соответг ствующих им дефектов связано появление электрически активных центров в процессе имплантации ионов аргона. При этом указывается, что формируемые в этих областях амфо-терные дефекты (Е - центр, немостиковый атом кислорода) имеют большую вероятность отрицательного заряжения при облучении. Таким образом, при воздействии ионизирующего излучения происходит заряжение дефектов с различной полярностью- Взаимная компенсация индуцированного отрицательного и положительного зарядов, по-видимому, и обуславливает минимальный сдвиг напряжения плоских зон, и, следовательно, как бы повышает радиационную стойкость структуры в целом.
Практический интерес представляет поведение МОП-структуры в полях радиационного воздействия при использовании в технологии ее получения ионной имплантации бора через окисел с целью легирования канала МОП-транзистора. Исследования влияния имплантации бора в окисел на радиационную стабильность МОП-структур показали [52], что виды радиационных дефектов, генерируемых гамма-облучением, и их концентрация зависят от распределения дефектов, предварительно индуцируемых ионной имплантацией бора. Следует отметить, что максимальная концентрация дефектов, индуцированных гамма-излучением, достигается в том случае, ко-гда максимум концентрации ионно-имплантированной примеси располагается вблизи границы раздела кремний-окисел. Авторы [52] объясняют подобное явление с помощью механизма рекомбинации, стимулирующей генерацию дефектов [53] . Сущность этого механизма состоит в том, что в процессе рекомбинации электронов и дырок, индуцированных гамма-квантами, выделяется энергия. В результате выделившаяся энергия идет на генерацию новых дефектов, при выполнении условия, что этой энергии достаточно для начала дефекто-образования. Именно имплантация бора и создает эти условия, вызывая нарушения (разрыв связи Si—О) в сетке двуокиси кремния у границы раздела. Соответственно, происхо дит увеличение уровня ВМН, следовательно - понижение энергии дефектообразования.
Известно, что после ионной имплантации проводятся процессы термического отжига с целью активации легирующей примеси. Однако воздействие температуры может губительно сказаться на электрофизических характеристиках системы кремний-окисел, и в итоге, на параметры готового МОП-прибора. Использование воздействия ионизирующим излучением представляется интересным решением для значительного понижения и, возможно, исключения применения температурного отжига. Так в работе [54] показано, что предварительное гамма-облучение МОП-структуры перед проведением ионной имплантации приводит к значительному снижению температуры постимплантационного отжига.
При использовании в качестве диэлектрика МДП-структуры свинцово-боросиликатного стекла (СБС) также можно уменьшить встроенный радиационный заряд в диэлектрике и плотность поверхностных состояний, генерируемых гамма-облучением [55]. Более высокую стойкость границы раздела Si-СБС стекло по отношению к облучению авторы объясняют малым различием в значениях температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) кремния и СБС стекла. Так ТКЛР Si (а=4,5-10 6 К"1) и Si02 (а=0,4-10"6 К"1) отличаются более чем на порядок [56]. Поэтому на границе раздела Si-Si02/ образованной при термическом окислении поверхности кремния, существуют значительные механические напряжения, приводящие к возникновению большого числа напряженных связей, которые легко разрываются при облучении. Величина ТКЛР СБС стекла, полученного в [55] С ос=5,1-10"6 К"1 близка к величине коэффициента линейного расширения Si. Кроме того, температура формирования границы раздела Si-СБС стекло существенно ниже температур, при которых обычно происходит термическое окисления кремния. Вышеуказанные факторы приводят к тому, что величина механических напряжений на границе раздела Si-CBC стекло существенно меньше, чем на границе Si-Si02. Соответственно меньше и число напряженных связей, разрыв которых при воздействии облучения ведет к увеличению плотности поверхностных состояний.
Авторы [57] проводили исследования радиационной стабильности МДП-структур, в качестве диэлектрика в которых использовались окислы редкоземельных элементов. Отмечается, что существует аналогия в характере деградации таких структур с характером деградации МОП-структур с Si02.
Применение разделительного диэлектрика между электродом и слоем двуокиси кремния, например Si3N4, приводит к значительной стабилизации центроида заряда, образующегося при облучении, посредством блокирования движения положительного накопленного заряда к границе раздела кремний-окисел [58] .
Релаксация механических напряжений при формировании подзатворного диоксида кремния
Основной возможной причиной разницы в поведении встроенного заряда в зависимости от наличия пленки поликристаллического кремния является величина и характер распределения внутренних механических напряжений в Si02.
Характер изменения величины напряжений, возникающих в окисле при воздействии пленки поликремния, зависит от исходной величины и характера механических напряжений в пленках двуокиси кремния, которые формируются в процессе термического окисления.
Упругие механические напряжения, которые возникают в диоксиде кремния в процессе окисления, можно классифицировать на макро- и микронапряжения. Макронапряжения обусловлены разностью коэффициентов термического расширения кремния и диоксида кремния, а также разностью объемов фаз, входящих в состав системы Si-Si02 [115, 116]. Микронапряжения обусловлены некоторыми структурно-примесными неоднородностями в диоксиде кремния и могут быть причиной / перераспределения неконтролируемых примесей в Si02 и локальной электрофизической неоднородности в системе Si-Si02 [117, 118] .
Процесс выращивания диоксида кремния заключается в образовании очередной структурной единицы Si04 и сопровождается явлением вязкого течения, которое обусловлено процессом релаксации упругих механических напряжений в пленке Si02, возникающих на внутренней границе раздела кремний-окисел. Процесс релаксации заключается в поворо-тах кремнии-кислородных тетраэдров, составляющих структурную единицу диоксида кремния, и характеризуется временем релаксации напряжения та, физический смысл которого следует из выражения, описывающего экспоненциальный характер релаксации механических напряжений а [119] : о = a0exp(/xo) , (3.2) где о"о - начальный уровень механических напряжений, t -время релаксации механических напряжений.
Если в течение процесса окисления в окисле создаются такие условия, что упругие механические напряжения полностью релаксируют посредством вязкого течения к моменту окончания окисления, то полученная пленка диоксида кремния будет иметь минимальное количество структурных дефектов, концентрация которых пропорциональна плотности заряда в окисле [120] . Если же в окисле механические напряже -ния не успевают полностью релаксировать посредством вязкого течения, то происходит постепенное накапливание механических напряжений и увеличение их уровня. При достижении определенного энергетического порога дефектообразо-вания, дальнейшее увеличение внутренних механических напряжений приводит к их релаксации посредством генерации структурных дефектов, что приводит к увеличению заряда в окисле. Такими структурными дефектами окисла, влияющими на плотность заряда, являются кислородные вакансии и оборг ванные Si-О связи [120].
Условия, которые определяют степень релаксации упругих механических напряжений в диоксиде кремния, согласно [119] , определяются следующим образом: если время окисления t та, то внутренние механические напряжения полностью релаксируют посредством вязкого течения. Если t т0, то механические напряжения не успевают релаксировать посредством вязкого течения, что приводит к их росту.
Время релаксации та можно рассчитать с использованием выражения где ц - динамическая вязкость [121] , Е - модуль Юнга для Si02.
Если ввести некоторый коэффициент k=t/xa, то по значению величины к можно судить о степени завершенности процесса релаксации внутренних механических напряжений в окисле по окончании термического окисления. В табл.3.2 приведены результаты расчета к для тестовых структур, согласно которым окисел образцов № 1 и 2, полученный комбинированным окислением, находится в более напряженном состоянии, чем окисел образцов № 3 и 4, выращенный в сухом кислороде.
Из расчета экспериментальных ВФХ, измеренных для тестовых структур после термического окисления кремния, получено, что величина заряда Qf для комбинированного диоксида кремния составляет 50 нКл/см2, а для сухого Si02 - 41 нКл/см2. Такое зарядовое состояние связано, по-видимому, не с процессами релаксации напряжений посредством вязкого течения, так как в этом случае следовало бы ожидать, согласно табл.3.2, большей разницы между значениями Q для различных окислов, а с процессами генерации структурных дефектов на границе раздела кремний-окисел. Генерация структурных дефектов, в этом случае, обусловлена спецификой реакции образования единичного объема диоксида кремния, в которой, помимо реагентов Si и 02, требуется наличие вакансии [122].
Радиационная и пострадиационная деградация электрофизических параметров при низкотемпера турном облучении
С целью исследования влияния температуры среды, в которой производится облучения, был поставлен следующий эксперимент. Тестовые структуры помещались в специальный контейнер с жидким азотом, который загружался в установку для гамма-облучения. До и после облучения производилось измерение ВФХ тестовых структур. На рис.4.12 в виде диаграммы приводится изменение плотности встроенного заряда для тестовых структур Si-Si02-Si -Al с комбинированным и сухим окислом (образец №2 и 3 соответственно), вызванное воздействием гамма-излучения в течение 2 ч (0,5 Мрад) при +40С и температуре жидкого азота (80 К) . Из рис. 4.12 видно, что понижение температуры облучения до 80К приводит к существенному снижению величины встроенного радиационно-индуцированного заряда. При этом следует отметить, что характер этого снижения различается для структур с сухим и комбинированным диоксидом кремния. Понижение температуры облучения приводит к существенному снижению (в 2-2,5 раза) радиационного заряда в пленке диоксида кремния, полученного комбинированным окислением. В тоже время для структур с сухим диоксидом кремния наблюдается лишь незначительное уменьшение встроенного заряда. Из рис.4.12 также видно, что при комнатной выдержке после низкотемпературного облучения происходит практически полное исчезновение накопленного во время облучения радиационно-индуцированного встроенного заряда.
Наблюдаемые при низкотемпературном облучении явления деградации, по-видимому, связаны с уменьшением подвижног сти неравновесных дырок, генерируемых гамма-квантами, что и обуславливает существенное уменьшение интенсивности образования радиационного заряда.
Различный характер пострадиационного эффекта для различных температур облучения позволяет предположить, что в явлениях изменения встроенного заряда участвуют дефекты, энергетически расположенные в различных интервалах запрещенной зоны двуокиси кремния. Различное энергетическое положение структурных дефектов и обуславливает различную способность к отжигу, то есть выбросу дырки в разрешенную зону, в процессе пострадиационной выдержки.
Тестовые структуры Si-Si02-Si -Al подвергались воздействию гамма-излучения дозой 0,24 Мрад под напряжением смещения на затворе, различной амплитуды и полярности. На рис.4.15 показано, как изменяется плотность встроенного заряда в окисле различных тестовых структур при облучении в зависимости от напряженности поля в Si02. Плюс на затворе соответствует положительным значениям электрической напряженности. Из представленного рисунка видно, что характер изменения радиационно-индуцированного заряда существенно различается для положительной и отрицательной полярностей напряжения на затворе.
При увеличении абсолютного значения напряжения смещения отрицательной полярности наблюдается монотонное увеличение встроенного заряда в окисле. При этом наблюдается корреляция между величиной радиационного изменения встроенного заряда и технологическими режимами формирования подзатворного окисла. В структурах с комбинированным Si02 наблюдается более интенсивное увеличение положительного встроенного заряда при облучении по сравнению с тестовыми структурами с сухим Si02.
